KR101363743B1 - 볼 베어링용 리테이너 및 이의 조립방법 - Google Patents

Abstract

볼 베어링용 리테이너와 이를 구비한 볼 베어링 및 그 조립방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 베어링용 리테이너는, 원주 방향으로 상호 이격되어 구비되며, 볼 베어링의 회전축 방향으로 개구가 형성된 복수의 원호형의 수용부; 및 수용부 사이에 위치하여 양측이 상기 수용부에 연결되는 연결부를 포함한다.

Description

볼 베어링용 리테이너 및 이의 조립방법{Ball bearing retainer and assembling method thereof}

본 발명은 구조가 간단하고 부피가 대폭 감소하여 윤활성이 향상되고, 조립시 볼에 발생하는 손상을 방지할 수 있는 볼 베어링용 리테이너 및 이의 조립방법에 관한 것이다.

베어링은 크게 슬라이딩 베어링과 구름 베어링으로 구별되며, 구름 베어링은 전동체의 형상에 따라서 볼 베어링과 롤러 베어링으로 구분한다. 볼 베어링은 내륜과 외륜 사이에 위치하는 전동체로서 볼을 사용하는 베어링이며, 하중 방향에 따라 반경 방향의 하중을 지지하도록 설치되는 레이디얼(Radial) 볼 베어링과, 축 방향 하중을 지지하도록 설치되는 스러스트(Thrust) 볼 베어링으로 구분한다.

이러한 볼 베어링은 외륜과, 내륜과, 외륜과 내륜 사이에 위치하여 외륜과 내륜에 구름 접촉하면서 전동하는 복수의 볼과, 볼의 원주 방향 간격을 유지하도록 설치되는 리테이너(Retainer)로 이루어진다.

도 1을 참조하면, 종래의 볼 베어링용 리테이너(10)는 원주 방향을 따라서 오목하게 복수의 홈이 형성된 2개의 리테이너 조립체(11)가 서로 마주한 상태에서 리벳(13)으로 결합시켜 이루어지는 구조로서, 리테이너 조립체(11) 사이에 볼을 위치시키고 리벳(13)으로 결합시켜 조립을 완료한다.

이와 같이 리벳 조립하는 볼 베어링용 리테이너(10)는 부품 수가 많아 제작이 어렵고 조립시 일부 리벳(13)의 조립이 누락될 수 있으며, 리테이너(10)가 볼을 양측에서 감싸게 되어 감싸는 면적이 크므로 윤활이 충분하게 이루어지지 않고 베어링 토오크가 커지며, 일부 볼의 조립에서 누락이 발생하는 경우에도 발견하기가 용이하지 않은 문제점이 있었다.

도 2는 종래의 또 다른 볼 베어링용 리테이너(20)로서 환형의 몸체(21)에 축 방향으로 오목하게 수용부(23)를 형성한 형태로서, 상부에서 수용부(23)가 개구된 방향에서 볼을 가압하여 수용부(23)에 조립을 한다.

그런데 이러한 종래의 볼 베어링용 리테이너(20)는 조립시 스냅 방식으로 조립되어 볼이 수용부(23)의 양단에 접하게 되고 수용부(23)의 단부가 볼에 의하여 변형되면서 볼이 조립되므로 볼에 손상이 발생할 염려가 있으며, 수용부(23)의 단부 또한 조립시 볼에 의하여 변형되거나 손상이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 구조가 간단하여 제작이 용이하고 조립이 간단하며, 조립시 볼에 발생하는 손상을 방지할 수 있으며, 기존 리테이너에 비하여 부피가 대폭 감소하여 윤활성이 향상되고 접촉면적이 줄어 베어링의 기동토오크 및 운전토오크를 줄이는 볼 베어링용 리테이너 및 이의 조립방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 이루기 위하여, 본 발명은 원주 방향으로 상호 이격되어 구비되며 볼 베어링의 회전축 방향으로 개구가 형성된 복수의 원호형의 수용부; 및 상기 수용부 사이에 위치하여 양측이 상기 수용부에 연결되는 연결부로 이루어진 것을 특징으로 하는 볼 베어링용 리테이너를 제공한다.

상기에서 수용부와 상기 연결부는 일체로 형성되며, 상기 축방향 형상이 원형의 밴드 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 수용부의 원호각은 180°보다 크고 360°보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 연결부는 상기 수용부의 원호각이 180°보다 큰 부분에 연결된 것을 특징으로 한다.

상기에서, 연결부는 상기 수용부의 단부에 연결되며, 원주 방향을 따라 직선 연장되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 연결부의 단면적은 수용부의 단면적 보다 크게 형성된 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명은 볼 베어링의 내륜과 외륜 사이에서 구름 접촉하는 볼의 개수에 대응되는 복수의 돌출부가 마련된 조립지그의 돌출부를 볼 사이에 삽입하는 단계; 및 원주 방향으로 상호 이격되어 구비되며 상기 볼 베어링의 회전축 방향으로 개구가 형성된 복수의 원호형의 수용부와 상기 수용부 사이에 위치하여 양측이 상기 수용부의 단부에 연결되는 연결부가 구비된 리테이너를 상기 돌출부에 끼워 상기 수용부의 개구를 확장시키며 상기 볼이 상기 개구를 통해 상기 수용부에 안착될 수 있도록 삽입하는 단계를 포함하며, 상기 수용부의 개구는 돌출부의 삽입 방향을 향하여 개구되는 것을 특징으로 하는 볼 베어링용 리테이너의 조립방법을 제공한다.

상기에서, 돌출부는 하부로 갈수록 외향하는 경사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 경사부의 상단에서 경사부 외면이 이루는 가상 원의 지름은 리테이너의 내경과 같거나 내경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 볼베어링용 리테이너는 구조가 간단하여 제작이 용이하고 조립이 간단하며, 원주 방향으로 팽창시켜 볼이 리테이너와 접촉되지 않은 방식으로 조립할 수 있으므로 조립시 볼에 발생하는 손상을 방지할 수 있으며, 기존 리테이너에 비하여 부피가 대폭 감소하여 윤활성이 향상되며 접촉 면적이 줄어 베어링의 토오크가 줄어들고 볼의 누락을 용이하게 발견할 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 볼 베어링용 리테이너를 설명하기 위하여 도시한 사시도이며,
도 2는 종래 다른 기술에 의한 볼 베어링 리테이너를 도시한 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 베어링용 리테이너의 사시도이며,
도 4의 (a)는 도 3의 A-A 선에 따른 단면도이며, (b)는 도 3의 B-B 선에 따른 단면도이며,
도 5의 (a)와 (b)는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 베어링용 리테이너가 삽입된 상태를 설명하기 위한 볼 베어링의 평편도와 부분 사시도이며,
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 베어링용 리테이너의 조립순서를 설명하기 위하여 도시한 조립 공정도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다. 그리고 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 실시할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 범위 내에 속함은 물론이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 베어링용 리테이너의 사시도이며, 도 4의 (a)는 도 3의 A-A 선에 따른 단면도이며, (b)는 도 3의 B-B 선에 따른 단면도이며, 도 5의 (a)와 (b)는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 베어링용 리테이너가 삽입된 상태를 설명하기 위한 볼 베어링의 평편도와 부분 사시도이며, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 베어링용 리테이너의 조립순서를 설명하기 위하여 도시한 조립 공정도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 볼 베어링용 리테이너(100)는 복수의 수용부(110)와, 수용부(110) 사이에 위치하여 양측이 수용부(110)에 연결되는 연결부(120)를 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 리테이너(100)는 수용부(110)와 연결부(120)가 일체로 형성되는 원형의 얇은 밴드 형태로서, 내측에서 외측으로 가해지는 반경 방향의 외력에 의해 수용부(110)가 탄성 변형하며 리테이너(100)가 원주방향으로 팽창될 수 있는 구조이다. 또한, 본 실시예의 리테이너(100)는 스프링 강판이 사용되어 원주 방향의 강성을 유지하고, 축 방향 및 반경 방향 에너지는 탄성적으로 흡수될 수 있는 구조이다.

이를 위해 수용부(110)는 볼(400)의 개수에 대응되도록 복수로 마련되고, 원주 방향을 따라 등 간격으로 이격되어 배치된다. 또한, 각각의 수용부(110)는 축 방향으로 개구(111)가 형성된 원호형으로 마련되며, 원호형의 수용부(110) 내측으로 볼(400)이 수용되어 위치한다.

원호형 수용부(110)의 단부(112)에 축방향으로 형성되는 개구(111)는 리테이너(100)의 내측에서 외측으로 반경 방향의 외력이 가해지는 경우 수용부(110)가 탄성 변형함에 따라 수용부(110)의 단부(112)가 서로 멀어져 개구(111)도 확장된다.

상기 수용부(110)의 원호각(θ)은 180°보다 크고 360°보다 작게 형성된다. 수용부(110)의 원호각(θ)이 180°이하가 되면 수용부(110)에 수용된 볼(400)이 베어링 동작 과정에서 축방향으로 수용부(110)로부터 이탈할 염려가 있으며, 원호각(θ)이 360°에 이르면 개구(111)가 형성되지 못하여 수용부(110)에 볼(400)을 삽입할 수 없게 된다.

바람직하게는 후술되는 조립지그(30)에 본 실시예의 리테이너(100)가 삽입되어 수용부(110)가 원주 방향으로 팽창되며 볼(400)이 삽입될 때, 볼(400)이 수용부(110)의 양 단부(112)에 접촉하지 않고 삽입될 수 있는 원호각(θ)으로 마련된다. 이에 따라 종래(도 2의 리테이너)와 같이 볼이 리테이너(20)에 삽입될 때 수용부(23)와의 접촉에 의해 손상되거나 수용부(23)의 단부가 변형되는 것이 방지된다.

상기 연결부(120)는 수용부(110)의 원호각이 180°보다 큰 부분에 연결된다. 구체적으로 연결부(120)는 수용부(110)의 단부(112)로부터 원주 방향으로 연장되는 형태로 양측이 수용부(110)에 연결된다. 상기 수용부(110)의 단부(112)가 연결부(120)의 상부로 노출되지 않는다.

이와 같이 연결부(120)가 수용부(110)의 단부(112)에 원주 방향으로 연장되면서 연결됨으로써, 리테이너(100)가 조립지그(30)에 삽입되며 반경 방향으로 외력이 가해졌을 때 외력에 의하여 연결부(120)의 인장량은, 원호형인 수용부(110)의 개구(111)가 확장량보다 작게 되고, 반경방향으로 일정 변위를 확장시키는 경우 주로 개구(111)가 확장될 수 있으므로 작은 반경방향 변위를 주어도 볼의 조립을 용이하게 할 수 있다.

상기 연결부(120)와 수용부(110)가 연결되는 부분은 볼(400)이 수용부(110)에 삽입될 때 볼(400)과 접촉되더라도 볼(400)의 손상을 최소화할 수 있도록 라운딩 처리된다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 연결부(120)의 단면적은 수용부(110)의 단면적 보다 크게 형성된다. 볼 베어링에 있어서 볼(400)이 회전하면 리테이너(100) 또한 회전하게 되는데, 수용부(110)는 원호형으로 형성되고 연결부(120)는 수용부(110)의 원호 단부로부터 원주 방향으로 직선 연장되는 구조이므로 리테이너(100)의 회전 중심과 회전 모멘트 중심이 일치하지 않게 되어 리테이너(100)에 뒤틀림 현상이 발생할 수 있다.

리테이너(100)의 회전 중심은 볼(400)의 회전 중심 즉, 볼(400)이 수용되는 수용부(110)의 원호 중심에 가깝게 있게 된다. 본 실시예와 같이 연결부(120)의 단면적을 수용부(110)의 단면적 보다 크게 형성하여, 즉 수용부(110)의 단면 2차 모멘트를 연결부(120)의 단면 2차 모멘트보다 작게 함으로써, 리테이너(100)의 회전 모멘트 중심을 수용부(110)의 원호의 중심에 가깝게 하여, 베어링 회전 시 리테이너(100)에 발생하는 뒤틀림을 억제할 수 있다.

도 5의 (a)와 (b)는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 베어링용 리테이너가 삽입된 볼 베어링의 평면도와 부분 사시도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 베어링용 리테이너(100)가 구비된 볼 베어링은, 전동체인 볼(400)과 구름 접촉하도록 내측으로 외륜궤도(200a)가 형성된 외륜(200)과, 역시 볼(400)과 구름 접촉하도록 외측으로 내륜궤도(300a)가 형성된 내륜(300)과, 외륜(200)과 내륜(300) 사이에 위치하여 외륜궤도(200a) 및 내륜궤도(300a)와 구름 접촉하면서 전동하는 복수의 볼(400)과, 볼(400)의 간격을 유지하도록 설치되는 리테이너(100)를 포함한다.

도시된 바와 같이 본 실시예의 리테이너(100)는 기존 리테이너에 비하여 부피가 대폭 감소한 형태로 볼(400)을 지지할 수 있다. 기존 스틸 리테이너에 비교하여 약 17%의 부피를 가지면서도 볼(400)의 간격을 유지하며 볼(400)을 지지할 수 있음을 확인하였다.

이와 같이 리테이너(100)의 부피가 감소하면 리테이너(100)와 볼(400)과의 접촉면적이 최소화되고 그리스(Grease)의 주유공간이 증가하여 볼 베어링의 윤활성이 증가할 수 있으며 볼(400)의 누락을 용이하게 발견할 수 있다. 또한, 고속 운전시에도 볼 베어링의 온도를 기존 리테이너 장착 베어링에 비하여 저온으로 유지할 수 있게 된다.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 베어링용 리테이너의 조립순서를 나타낸 조립도이다. 이하에서는 도 6 내지 도 8을 참조하여 볼 베어링용 리테이너(100)를 볼 베어링에 조립하는 방법을 설명한다.

먼저, 도 6과 같이 볼 베어링의 볼(400) 사이로 조립지그(30)를 삽입한다. 조립지그(30)에는 볼(400)의 개수에 대응하는 복수의 돌출부(31)가 원주 방향으로 이격되어 마련된다. 돌출부(31)는 외측에 하부로 갈수록 외측으로 향하는 경사부(31a)가 형성된다. 복수의 볼(400)이 내륜과 외륜 사이에서 원주 방향으로 간격을 가지도록 위치한 후, 조립지그(30)의 돌출부(31)가 각각의 볼(400) 사이로 삽입되어 위치하게 된다. 상기 돌출부(31)의 외면은 원주의 일부를 이루는 원호로 형성되어, 돌출부(31)의 외면을 연장하면 원으로 형성된다. 상기 경사부(31a)는 하부로 갈수록 원의 지름이 커지도록 형성된다. 상기 경사부(31a)의 상단의 외면이 이루는 가상 원의 지름을 리테이너(100)의 내경과 같게 할 수 있다.

다음으로, 도 7과 같이 리테이너(100)를 돌출부(31)의 상단에 위치시키고 리테이너(100)를 아래 방향으로 가압하여 돌출부(31)에 삽입하면, 리테이너(100)의 내경면이 경사부(31a)에 접촉되면서 탄성 변형되어 외측으로 팽창하게 된다. 이에 따라 수용부(110)의 단부(112)가 서로 멀어지게 되면서 개구(111)가 확장되고, 볼(400)이 개구(111)를 통해 수용부(110)로 삽입되면서 리테이너(100)가 조립된다. 따라서 조립시 볼(400)과 수용부(110)의 양 단부(112)가 접촉하지 않게 되어 조립과정에서 볼(400)에 손상이 발생하거나 수용부(110)가 변형되는 것이 방지된다.

리테이너(100)의 삽입되면, 도 8과 같이 조립지그(30)를 제거하여 리테이너(100)의 조립을 완료한다. 조립지그(30)가 제거되면 리테이너(100)는 수축하면서 수용부(110)에 위치한 볼은 수용부(110)로부터 이탈되지 않게 된다.

마지막으로, 리테이너(100) 장착 후에 그리스가 봉입되고, 외륜(200)과 내륜 (300)사이의 간격을 막는 실드(Shield, 미도시) 또는 씰(Seal)이 양측에서 장착되면 볼 베어링 조립이 완료된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 베어링용 리테이너(100)는 구조가 간단하여 제작이 용이하고 조립이 간단하며, 조립시 볼(400) 또는 리테이너(100)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기존 리테이너에 비하여 부피가 대폭 감소하여 윤활성이 향상될 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100: 볼 베어링용 리테이너 110: 수용부
120: 연결부 200: 외륜
300: 내륜

Claims (9)

1. 축방향 형상이 원형의 밴드 형태이며, 원주 방향으로 상호 이격되어 구비되며 볼 베어링의 회전축 방향으로 개구가 형성되며 원호각이 180°보다 크고 360°보다 작게 형성된 복수의 원호형의 수용부와, 상기 수용부 사이에 위치하여 양측이 상기 수용부의 축방향 단부에 연결되고 원주 방향을 따라 직선 연장되는 연결부로 이루어지고; 상기 수용부와 연결부는 일체로 형성되며, 상기 연결부의 단면적은 수용부의 단면적 보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 볼 베어링용 리테이너.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1 항에 기재된 볼 베어링용 리테이너를 조립하는 방법에 있어서, 볼 베어링의 내륜과 외륜 사이에 복수의 볼이 원주 방향으로 이격되어 위치되는 단계와, 구름 접촉하는 볼의 개수에 대응되며 외측에 하부로 갈수록 외향하는 경사부를 가지는 복수의 돌출부가 마련된 조립지그의 각 돌출부가 볼 사이 사이 마다 삽입되는 단계와; 상기 리테이너로 상기 돌출부가 끼워지도록 리테이너의 내경면이 경사부에 접촉되어 돌출부를 향하여 가압되면서 상기 수용부의 개구가 확장되어 상기 볼이 상기 개구를 통해 상기 수용부에 안착 삽입되는 단계를 포함하며; 상기 수용부의 개구는 돌출부를 향하는 방향으로 개구되며, 상기 경사부의 상단에서 경사부 외면이 이루는 가상 원의 지름은 리테이너의 내경과 같거나 내경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 베어링용 리테이너의 조립방법.
8. 삭제
9. 삭제

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